視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法和裝置與流程

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>計(jì)算;推算;計(jì)數(shù)設(shè)備的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法和裝置。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在視頻跟蹤領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在體育賽事視頻分析中，通過計(jì)算機(jī)視覺跟蹤運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行體育賽事分析能夠大大減少人工成本，提高分析準(zhǔn)確度。近年來基于在線機(jī)器學(xué)習(xí)的跟蹤算法得到了快速發(fā)展，如差分法和基于時空上下文學(xué)習(xí)的快速跟蹤算法等，然而上述各種基于在線機(jī)器學(xué)習(xí)的跟蹤方法由于背景場地單一化或不同幀間整幅圖片像素點(diǎn)作差，使得計(jì)算量大，在多人靠近重疊時，容易出現(xiàn)跟蹤出錯，跟蹤準(zhǔn)確性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對傳統(tǒng)運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法跟蹤效率低，跟蹤準(zhǔn)確率低的問題，提供一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法以及裝置。

一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法，包括以下步驟：

將上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)的定位坐標(biāo)作為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的初始定位坐標(biāo)，并將上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的坐標(biāo)作為當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)在當(dāng)前幀中的初始坐標(biāo)；

計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的第一顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的第二顏色直方圖特征；

根據(jù)初始定位坐標(biāo)、當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的初始坐標(biāo)、第一顏色直方圖特征和第二顏色直方圖特征，計(jì)算當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)的第一偏移定位坐標(biāo)；

計(jì)算得到當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量為第一偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)之間的差值；

當(dāng)偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取第一偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)。

在一個實(shí)施例中，上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法還包括：

當(dāng)偏移量大于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直至偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取當(dāng)前得到的偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)：

根據(jù)第一偏移定位坐標(biāo)計(jì)算偏移后的當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的偏移坐標(biāo)；

根據(jù)第一偏移定位坐標(biāo)、每個像素點(diǎn)的偏移坐標(biāo)、第一顏色直方圖特征和第二顏色直方圖特征，計(jì)算當(dāng)前幀中標(biāo)定框的第二偏移定位坐標(biāo)；

計(jì)算得到當(dāng)前幀標(biāo)定框的偏移量為第二偏移定位坐標(biāo)和第一偏移定位坐標(biāo)之間的差值；

當(dāng)當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取當(dāng)前得到的第二偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的跟蹤坐標(biāo)；

當(dāng)當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量大于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，將第二偏移定位坐標(biāo)作為第一偏移定位坐標(biāo)并返回執(zhí)行根據(jù)第一偏移定位坐標(biāo)計(jì)算偏移后的當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的偏移坐標(biāo)的步驟。

在一個實(shí)施例中，在計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征的步驟相同，均包括：

獲取標(biāo)定框的每個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值；

根據(jù)像素點(diǎn)的rgb顏色特征值確定每個像素點(diǎn)所屬的顏色區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)，得到標(biāo)定框的顏色直方圖特征。

在一個實(shí)施例中，統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)的步驟包括：

根據(jù)每個像素點(diǎn)的顏色特征權(quán)重值，對每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行加權(quán)求和得到每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)。

在一個實(shí)施例中，統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)的步驟包括：

根據(jù)標(biāo)定框內(nèi)每個像素點(diǎn)距離定位點(diǎn)的距離為每個像素點(diǎn)賦予距離權(quán)重值；

根據(jù)每個像素點(diǎn)的距離權(quán)重值，對每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行加權(quán)求和得到每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)。

在一個實(shí)施例中，采用以下公式計(jì)算偏移定位坐標(biāo)：

其中：

j為迭代次數(shù)；

為當(dāng)前幀中第j次迭代的標(biāo)定框定位坐標(biāo)；

為當(dāng)前幀中第j次迭代的偏移后的標(biāo)定框定位坐標(biāo)；

xi為跟蹤框的第i個像素點(diǎn)的坐標(biāo)；

h為常數(shù)變量；

g(x)是距離權(quán)重函數(shù)k(x)的導(dǎo)函數(shù)；

u(i)是第i個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值對應(yīng)的顏色直方圖特征上顏色區(qū)間；

pu(i)(yn)是上一幀顏色區(qū)間u(i)包含的像素點(diǎn)數(shù)；

pu(i)(y⁽⁰⁾n+1)當(dāng)前幀顏色區(qū)間u(i)包含的像素點(diǎn)數(shù)。

在一個實(shí)施例中，上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法還包括：

提取跟蹤場地邊線區(qū)域，建立跟蹤場地俯視二維模型，將跟蹤目標(biāo)的位置投影到跟蹤場地俯視二維模型中。

一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置，包括：

初始化模塊，用于將上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)的定位坐標(biāo)作為標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的初始定位坐標(biāo)，并將上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的坐標(biāo)作為標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)在當(dāng)前幀中的初始坐標(biāo)；

特征計(jì)算模塊，用于計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的第一顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的第二顏色直方圖特征；

偏移定位坐標(biāo)計(jì)算模塊，用于根據(jù)初始定位坐標(biāo)、當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的初始坐標(biāo)、第一顏色直方圖特征和第二顏色直方圖特征，計(jì)算當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)的第一偏移定位坐標(biāo)；

偏移量計(jì)算模塊，用于計(jì)算得到當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量為第一偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)之間的差值；

跟蹤定位模塊，用于當(dāng)偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)。

一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法的應(yīng)用程序，處理器執(zhí)行視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法的應(yīng)用程序時實(shí)現(xiàn)以下步驟：

計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的第一顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的第二顏色直方圖特征；

計(jì)算得到當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量為第一偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)之間的差值；

一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法的應(yīng)用程序，該視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法的應(yīng)用程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法，根據(jù)上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)的定位坐標(biāo)及每個像素點(diǎn)的坐標(biāo)確定當(dāng)前幀中定位點(diǎn)的初始定位坐標(biāo)及每個像素點(diǎn)的初始坐標(biāo)；計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征；再根據(jù)初始定位坐標(biāo)、當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的初始坐標(biāo)、上一幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征和當(dāng)前幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征確定當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)的偏移定位坐標(biāo)；根據(jù)偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)的差值確定標(biāo)定框的偏移量；當(dāng)偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取偏移定位坐標(biāo)為標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)，完成運(yùn)動目標(biāo)跟蹤。上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法利用顏色直方圖特征對標(biāo)定框進(jìn)行定位，每一幀跟蹤以上一幀跟蹤目標(biāo)標(biāo)定框的定位坐標(biāo)為初始位置，不斷與上一幀跟蹤目標(biāo)標(biāo)定框的顏色直方圖作比較來確定跟蹤目標(biāo)標(biāo)定框位置，減少了圖像的處理范圍，減少了計(jì)算花銷，能夠提高多目標(biāo)重疊時識別的準(zhǔn)確率，大大提高該方法跟蹤效率和跟蹤準(zhǔn)確率。

附圖說明

圖1為一個實(shí)施例中視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法流程圖；

圖2為又一個實(shí)施例中視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法流程圖；

圖3為另一個實(shí)施例中視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法流程圖；

圖4為一個實(shí)施例中視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法的運(yùn)行結(jié)果界面顯示示意圖；

圖5為一個實(shí)施例中視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為又一個實(shí)施例中視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為另一個實(shí)施例中視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為一個實(shí)施例中計(jì)算機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法，包括以下步驟：

步驟102：將上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)的定位坐標(biāo)作為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的初始定位坐標(biāo)，并將上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的坐標(biāo)作為當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)在當(dāng)前幀中的初始坐標(biāo)。

具體地，跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)的定位坐標(biāo)即為跟蹤目標(biāo)的跟蹤位置。本實(shí)施例中，通過人工標(biāo)定跟蹤框確定初始幀中跟蹤目標(biāo)的初始位置。具體地，人工標(biāo)定跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框時，可采用鼠標(biāo)選定標(biāo)定框，完成跟蹤目標(biāo)標(biāo)定框標(biāo)定后，終端進(jìn)一步選取標(biāo)定框的定位點(diǎn)，并計(jì)算標(biāo)定框的定位點(diǎn)的坐標(biāo)，確定跟蹤目標(biāo)的初始位置。

進(jìn)一步地，在一個實(shí)施例中，跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)為標(biāo)定框的中心點(diǎn)，跟蹤目標(biāo)的的標(biāo)定框的定位點(diǎn)坐標(biāo)為標(biāo)定框的中心點(diǎn)坐標(biāo)。

更進(jìn)一步地，為了保證跟蹤目標(biāo)第一幀初始位置的準(zhǔn)確性，為以后的跟蹤計(jì)算打下良好的基礎(chǔ)，在一個實(shí)施例中，通過人機(jī)交互對視頻中第一幀中跟蹤目標(biāo)進(jìn)行人工標(biāo)定，人工選定第一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框，確定各跟蹤目標(biāo)在第一幀中的初始位置。整個視頻的跟蹤過程中就是對視頻中每一幀的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，每一幀開始跟蹤時都以上一幀計(jì)算的跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)的定位坐標(biāo)作為當(dāng)前幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)的初始位置。

步驟104：計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的第一顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的第二顏色直方圖特征。

具體地，本實(shí)施例中，為了提高跟蹤準(zhǔn)確性，根據(jù)標(biāo)定框內(nèi)每個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值值計(jì)算得到標(biāo)定框的顏色直方圖特征。在一個實(shí)施例中，還可以根據(jù)標(biāo)定框內(nèi)每個像素點(diǎn)的灰度特征值計(jì)算標(biāo)定框的顏色直方圖特征，實(shí)際應(yīng)用中，具體標(biāo)定框顏色直方圖特征的計(jì)算方式可根據(jù)實(shí)際需要任意設(shè)置，本實(shí)施例并不做具體限定。步驟106：根據(jù)初始定位坐標(biāo)、當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的初始坐標(biāo)、第一顏色直方圖特征和第二顏色直方圖特征，計(jì)算當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)的第一偏移定位坐標(biāo)。

具體地，標(biāo)定框的定位點(diǎn)在跟蹤過程中由初始坐標(biāo)不斷向目標(biāo)位置偏移，本實(shí)施例中，由初始定位坐標(biāo)、當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的初始坐標(biāo)、第一顏色直方圖特征和第二顏色直方圖特征，計(jì)算當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)的第一偏移定位坐標(biāo)，計(jì)算得到第一偏移定位坐標(biāo)后執(zhí)行步驟108至步驟110，計(jì)算標(biāo)定框定位點(diǎn)的偏移量，并根據(jù)標(biāo)定框定位點(diǎn)的偏移量確定跟蹤位置。步驟108：計(jì)算得到當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量為第一偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)之間的差值。

具體地，得到第一定位偏移坐標(biāo)后，計(jì)算第一偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)之間的差值做為當(dāng)前幀中標(biāo)定框定位點(diǎn)的偏移量，偏移量為第一偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)的在一幀圖像上的直線距離。

步驟110：當(dāng)偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取第一偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)。

具體地，標(biāo)定框的定位點(diǎn)在跟蹤過程中由初始坐標(biāo)不斷向目標(biāo)位置偏移，得到標(biāo)定框定位點(diǎn)的偏移坐標(biāo)即可計(jì)算偏移量，當(dāng)偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，即跟蹤目標(biāo)偏移到目標(biāo)位置，得到跟蹤位置。都以上一幀的結(jié)果來作為當(dāng)前幀的初始標(biāo)定框，上一幀的跟蹤結(jié)果能夠較好的反映運(yùn)動目標(biāo)的信息并且上一幀的運(yùn)動目標(biāo)是獨(dú)立的，如果當(dāng)前幀中出現(xiàn)兩個運(yùn)動目標(biāo)重合，上一次獨(dú)立的標(biāo)定框的特征能夠很好的區(qū)分兩個運(yùn)動員各自的特征。因此，選取第一次迭代前的特征作為基準(zhǔn)，可以避免兩個運(yùn)動目標(biāo)重疊后，無法將兩個球員分開的情況。在一個實(shí)施例中，可以將第一幀的跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框特征作為跟蹤過程中的基準(zhǔn)。

本實(shí)施例中，當(dāng)?shù)玫狡屏亢?，將偏移量與預(yù)設(shè)偏移量閾值進(jìn)行比較，判斷偏移量是否小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值，當(dāng)偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取第一偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)，確定當(dāng)前幀中跟蹤目標(biāo)的跟蹤位置。

請參閱圖2，在一個實(shí)施例中，上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法還包括：當(dāng)偏移量大于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，循環(huán)執(zhí)行以下步驟1102至步驟1110，直至偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取當(dāng)前得到的偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)：

步驟1102：根據(jù)第一偏移定位坐標(biāo)計(jì)算偏移后的當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的偏移坐標(biāo)。

此步驟是將跟蹤目標(biāo)的初始位置做一次偏移后得到的第一偏移定位坐標(biāo)不是跟蹤目標(biāo)后所執(zhí)行的操作。

步驟1104：根據(jù)第一偏移定位坐標(biāo)、每個像素點(diǎn)的偏移坐標(biāo)、第一顏色直方圖特征和第二顏色直方圖特征，計(jì)算當(dāng)前幀中標(biāo)定框的第二偏移定位坐標(biāo)。

步驟1106：計(jì)算得到當(dāng)前幀標(biāo)定框的偏移量為第二偏移定位坐標(biāo)和第一偏移定位坐標(biāo)之間的差值。

步驟1108：當(dāng)當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取當(dāng)前得到的第二偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的跟蹤坐標(biāo)。

步驟1110：當(dāng)當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量大于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，將第二偏移定位坐標(biāo)作為第一偏移定位坐標(biāo)并返回執(zhí)行步驟1102。

具體地，若計(jì)算出的偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，迭代過程結(jié)束，此次迭代計(jì)算出偏移坐標(biāo)為跟蹤目標(biāo)坐標(biāo)。若計(jì)算出的偏移量大于預(yù)設(shè)偏移量閾值，則不斷地迭代以下過程直到滿足偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值：結(jié)合偏移前標(biāo)定框內(nèi)的所有像素點(diǎn)坐標(biāo)，當(dāng)前幀初始標(biāo)定框的顏色直方圖特征以及上一幀標(biāo)定框的顏色直方圖特征將偏移前坐標(biāo)偏移為偏移后坐標(biāo)；計(jì)算出偏移后坐標(biāo)和偏移前坐標(biāo)的偏移值；將偏移后坐標(biāo)代入下一次迭代繼續(xù)偏移。

請參閱圖3，在一個實(shí)施例中，步驟104中計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征的步驟相同，均包括以下步驟：

步驟1042：獲取標(biāo)定框的每個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值。

步驟1044：根據(jù)像素點(diǎn)的rgb顏色特征值確定每個像素點(diǎn)所屬的顏色區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)，得到標(biāo)定框的顏色直方圖特征。

具體地，顏色直方圖特征是將某一標(biāo)定框內(nèi)的rgb像素點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建立顏色直方圖，每一個標(biāo)定框的顏色直方圖都作為各自標(biāo)定框的特征。本實(shí)施例中，根據(jù)標(biāo)定框內(nèi)每個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值值計(jì)算得到標(biāo)定框的顏色直方圖特征，rgb顏色特征值可以以三維坐標(biāo)形式表示，每一維坐標(biāo)的范圍為0-255，在每一維坐標(biāo)上以x為長度平均分為[256/x]份，[256/x]為256/x向上取整，在三維中將rgb的顏色范圍劃分為[256/x]³個顏色區(qū)間間，在建立標(biāo)定框的顏色直方圖特征時將標(biāo)定框內(nèi)所有像素點(diǎn)按rgb值統(tǒng)計(jì)到各個顏色區(qū)間內(nèi)，得到每個顏色區(qū)間內(nèi)像素點(diǎn)的數(shù)量，再將所有的顏色區(qū)間按照順序排列形成一維向量，此一維向量即為每個標(biāo)定框的顏色直方圖特征。

本實(shí)施例中，以40為長度將每一維平均分成7份，即每一個維度上，顏色特征值被劃分為(256/7)＝7個顏色區(qū)間，共計(jì)將rgb三維坐標(biāo)系分為7³＝343個顏色區(qū)間，給予各顏色區(qū)間一個一維索引index＝i*7*7+j*7+k，則若某像素點(diǎn)rgb值為(45,89,145),該像素點(diǎn)則被統(tǒng)計(jì)入(1,2,3)位置的顏色區(qū)間內(nèi)，此位置的顏色區(qū)間的一維索引為1*7*7+2*7+3＝66，那么，此顏色區(qū)間為顏色直方圖特征的一維向量第66個數(shù)值所對應(yīng)的顏色區(qū)間。

在一個實(shí)施例中，步驟1044中統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)的步驟包括：獲取視頻幀圖像中每個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值，計(jì)算具有相同rgb顏色特征值的像素點(diǎn)的數(shù)量，根據(jù)不同的rgb顏色特征值對應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)量確定每個rgb顏色特征值的顏色特征權(quán)重，為每個像素點(diǎn)賦予顏色特征權(quán)重值；根據(jù)每個像素點(diǎn)的顏色特征權(quán)重值，對每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行加權(quán)求和得到每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)。

具體地，對于一個標(biāo)定框內(nèi)的所有像素點(diǎn)，由于引入人機(jī)交互，初始化的跟蹤目標(biāo)由手工標(biāo)定，標(biāo)定時引入了不可忽略的誤差，誤差為標(biāo)定跟蹤標(biāo)定框時引入了過多的背景像素點(diǎn)，過多的背景像素點(diǎn)對顏色直方圖特征的計(jì)算結(jié)果有不可忽略的影響。為了減少這一部分誤差對跟蹤方法結(jié)果的影響，在統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)時引入顏色特征權(quán)重來對顏色直方圖特征進(jìn)行修正。具體地，預(yù)先對整幀圖片進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行初步篩選，對于出現(xiàn)次數(shù)較高的像素特征，在本實(shí)施例中，草地和純黑色對應(yīng)的像素特征出現(xiàn)的次數(shù)較高。將這些出現(xiàn)次數(shù)像素特征賦予低的顏色特征權(quán)重，顏色特征權(quán)重取值0～1之間。最后根據(jù)標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的顏色特征權(quán)重值，對每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行加權(quán)求和得到每個顏色區(qū)間內(nèi)所包含的像素點(diǎn)個數(shù)。經(jīng)過顏色特征權(quán)重的修正，人工標(biāo)定的過程就算較粗糙，也不影響跟蹤方法的跟蹤結(jié)果，而且此操作為預(yù)處理，在導(dǎo)入視頻第一幀時就可以進(jìn)行計(jì)算，之后的實(shí)時跟蹤過程中只需要調(diào)用之前計(jì)算的顏色特征權(quán)重就可以了，操作耗費(fèi)小，不影響整體算法的復(fù)雜度，不降低跟蹤的速度。

在一個實(shí)施例中，步驟1044中統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)的步驟包括：根據(jù)標(biāo)定框內(nèi)每個像素點(diǎn)距離定位點(diǎn)的距離為每個像素點(diǎn)賦予距離權(quán)重值；根據(jù)每個像素點(diǎn)的距離權(quán)重值，對每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行加權(quán)求和得到每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)。

具體地，對于一個標(biāo)定框而言，越靠近標(biāo)定框中心的像素點(diǎn)在做越重要，在統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)時可以作修正來弱化邊緣影響。具體地，根據(jù)標(biāo)定框內(nèi)像素點(diǎn)與標(biāo)定框中心坐標(biāo)的距離來確定像素點(diǎn)的距離權(quán)重，賦予距離較遠(yuǎn)的一個像素點(diǎn)一個較小的距離權(quán)重，賦予距離較近的一個像素的一個較大的距離權(quán)重。在本實(shí)施例中，像素點(diǎn)與標(biāo)定框中心坐標(biāo)的距離和像素點(diǎn)的距離權(quán)重的關(guān)系可以表示為：

其中，d為像素點(diǎn)與標(biāo)定框中心坐標(biāo)的距離；

k(d)為像素點(diǎn)的距離權(quán)重。

進(jìn)一步的，對于以y為中心的標(biāo)定框，當(dāng)應(yīng)用上述距離權(quán)重k(d)對統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)進(jìn)行修正時，根據(jù)每個像素點(diǎn)的舉例權(quán)重對顏色直方圖中顏色區(qū)間u包含的像素點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)求和，得到該顏色區(qū)間內(nèi)的像素點(diǎn)數(shù)量。具體地，根據(jù)以下公式，應(yīng)用上述距離權(quán)重k(d)對統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)進(jìn)行修正：

其中，b(fi)表示第i個像素點(diǎn)所對應(yīng)的顏色空間；

c(dn)則表示標(biāo)定框dn像素點(diǎn)的總個數(shù)，該項(xiàng)用于歸一化。

在一個實(shí)施例中，采用以下公式計(jì)算偏移定位坐標(biāo)：

其中：

j為迭代次數(shù)；

為當(dāng)前幀中第j次迭代的標(biāo)定框定位坐標(biāo)；

為當(dāng)前幀中第j次迭代的偏移后的標(biāo)定框定位坐標(biāo)；

xi為跟蹤框的第i個像素點(diǎn)的坐標(biāo)；

h為常數(shù)變量；

g(x)是距離權(quán)重函數(shù)k(x)的導(dǎo)函數(shù)；

u(i)是第i個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值對應(yīng)的顏色直方圖特征上顏色區(qū)間；

pu(i)(yn)是上一幀顏色區(qū)間u(i)包含的像素點(diǎn)數(shù)；

pu(i)(y⁽⁰⁾n+1)當(dāng)前幀顏色區(qū)間u(i)包含的像素點(diǎn)數(shù)。

具體地，為了在新一幀中找到顏色直方圖特征相同的標(biāo)定框的跟蹤位置，需要設(shè)計(jì)一套比較不同直方圖的衡量方法。首先，定義dn表示在第n幀中，跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框內(nèi)的圖像；yn表示在第n幀中，跟蹤目標(biāo)的標(biāo)記框圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)，即左上角坐標(biāo)與右下角坐標(biāo)的平均值，用這個中心坐標(biāo)來表示之后運(yùn)算中的標(biāo)記框；再定義b表示顏色區(qū)間的數(shù)量；pu(y)表示y所對應(yīng)的直方圖中，桶u里面放的數(shù)據(jù)個數(shù)，即直方圖高度；p(y)表示y所對應(yīng)的所有桶所組成的的整個正方圖特征向量，即p(y)＝(p1(y),p2(y),...,pb(y))。

進(jìn)一步的，定義兩顏色直方圖特征間的距離為d(p(y),p(yn))，則：

其中，

yn表示在第n幀中，某一運(yùn)動員標(biāo)定框圖像的中心坐標(biāo)，即左上角坐標(biāo)與右下角坐標(biāo)的平均值，用以表示標(biāo)定框位置；

pu(y)表示標(biāo)定框y所對應(yīng)顏色直方圖特征中，顏色區(qū)間u內(nèi)所對應(yīng)的值；

p(y)表示標(biāo)定框y所對應(yīng)顏色直方圖特征中，所有顏色區(qū)間所對應(yīng)的值，即p(y)＝(p1(y),p2(y),...,pb(y))；

用兩顏色直方圖特征間的距離來衡量兩個標(biāo)定框的相似程度，距離的值越大，則兩標(biāo)定框的差別越大；距離的值越小，則兩標(biāo)定框的差別越小。所以跟蹤的過程就是在一幀圖片中找尋一個標(biāo)定框與跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框間的顏色直方圖特征間的距離最小，結(jié)合公式(4)和公式(5)可知，當(dāng)公式(5)值最大時，兩顏色直方圖特征的距離最小。則問題轉(zhuǎn)化為公式(5)最大化時。所對應(yīng)的標(biāo)定框中心坐標(biāo)y的值。

若直接通過公式(4)計(jì)算所有后一幀中所有同樣大小的標(biāo)定框中顏色直方圖特征與當(dāng)前跟蹤目標(biāo)的顏色直方圖特征之間的距離，顯然花銷最大，因此，將求公式(4)的最大數(shù)值問題轉(zhuǎn)化為求公式(5)的最小值問題，具體地，對ρ(p(y),p(yn))在某個候選的下一幀標(biāo)定框p(y⁽⁰⁾n+1)進(jìn)行泰勒展開如下：

可以看出，想要最大化公式(6)，則需要最大化

由以上公式(2)對公式(7)進(jìn)行修正，則最大化公式(7)可轉(zhuǎn)化為：

其中u(i)表示第i個像素點(diǎn)屬于的顏色直方圖中的顏色區(qū)間。

最后，將公式(8)關(guān)于y(n+1)求導(dǎo)獲得迭代公式：

通過公式(9)對當(dāng)前幀標(biāo)定框的初始坐標(biāo)迭代計(jì)算，可得出當(dāng)前坐標(biāo)的漂移量，隨之將當(dāng)前坐標(biāo)漂移到計(jì)算得到的漂移位置，當(dāng)某次迭代過程漂移量為小于設(shè)定值時，則漂移結(jié)束，當(dāng)前偏移坐標(biāo)即為跟蹤位置。在本實(shí)施例中，為了保證跟蹤目標(biāo)特征與第一幀的特征類似或一致，將上一幀的跟蹤結(jié)果作為當(dāng)前幀的初始位置，并以此初始位置出發(fā)通過均值漂移算法往目標(biāo)位置靠近即可。

在一個實(shí)施例中，還包括：提取跟蹤場地邊線區(qū)域，建立跟蹤場地俯視二維模型，將跟蹤目標(biāo)的位置投影到跟蹤場地俯視二維模型中。

具體地，要將視頻的攝像頭視角轉(zhuǎn)化為二維平面圖的俯視視角需要進(jìn)行廣義上的投影變換或稱為單應(yīng)變換。本實(shí)施例中，根據(jù)攝像機(jī)所在位置及角度進(jìn)行視角以及數(shù)據(jù)尺度的轉(zhuǎn)換，將運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤位置同步顯示在跟蹤場地的俯視二維模型上。具體地，本實(shí)施例通過齊次變換建立原視頻圖像與二維模型的轉(zhuǎn)化關(guān)系。首先，將二維平面的投影變換表示為齊次坐標(biāo)下向量與一個3x3矩陣的乘積，即為x’＝hx，具體單應(yīng)變換矩陣表示如下：

由以上單應(yīng)變換矩陣可知，平面單應(yīng)變換為八個自由度，求解變換矩陣中的八個未知數(shù)即可求得單應(yīng)變換矩陣，完成目標(biāo)投影變換。由于一組對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)可由上述矩陣乘式得到兩個方程，要求原變換矩陣中所有未知數(shù)，需要四組方程，故若要求得單應(yīng)變換矩陣，只需知道對應(yīng)的四組點(diǎn)坐標(biāo)即可。具體地，本實(shí)施例中，通過提取追蹤場地邊線區(qū)域確定追蹤場地的四組頂點(diǎn)坐標(biāo)，以求得變換矩陣，實(shí)現(xiàn)二維投影變換。本實(shí)施例中，將整張圖進(jìn)行變換后，在離攝像頭較近的地方，球員所處的位置較為清晰可變，但是離攝像頭較遠(yuǎn)的地方，球員由于發(fā)生形變拉伸，所處的具體位置較為模糊，可以選取運(yùn)動員腳所處的為位置的映射作為運(yùn)動的位置，默認(rèn)標(biāo)定框底邊中點(diǎn)作為運(yùn)動員腳位置。最終將標(biāo)定框底邊中點(diǎn)投影到二維圖上的位置作為運(yùn)動在二維圖上的位置。本實(shí)施例中通過單應(yīng)變換矩陣計(jì)算三維視頻圖像的二維投影變換，無需獲取攝像設(shè)備的參數(shù)信息，視頻分析系統(tǒng)簡單易用，轉(zhuǎn)換靈活性高。

進(jìn)一步地，依據(jù)上述方法實(shí)現(xiàn)對足球視頻中運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，跟蹤操作在pc計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，硬件環(huán)境：中央處理器intelcorei5、主頻為2.5ghz，內(nèi)存為4gb。編譯環(huán)境為win7+visualstudio2012，所使用的工具庫為opencv2.4.9。載入兩段視頻格式為avi，每幀圖片大小為1696×1080，視頻大小約為20mb，兩個視頻長度均為約18s，每秒取30幀，共計(jì)約540幀。本實(shí)施例中，跟蹤目標(biāo)為守門員2位，兩隊(duì)隊(duì)員各7人，共16人。運(yùn)行處理中，僅考慮數(shù)據(jù)處理時間，每幀跟蹤只需要10ms，跟蹤準(zhǔn)確率達(dá)到100％，實(shí)現(xiàn)效果界面顯示如圖4所示。

請參閱圖5，一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置500，包括：

初始化模塊502，用于將上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框的定位點(diǎn)的定位坐標(biāo)作為標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的初始定位坐標(biāo)，并將上一幀中跟蹤目標(biāo)的標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的坐標(biāo)作為標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)在當(dāng)前幀中的初始坐標(biāo)。

特征計(jì)算模塊504，用于計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的第一顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的第二顏色直方圖特征。

偏移定位坐標(biāo)計(jì)算模塊506，用于根據(jù)初始定位坐標(biāo)、當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的初始坐標(biāo)、第一顏色直方圖特征和第二顏色直方圖特征，計(jì)算當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)的第一偏移定位坐標(biāo)。

偏移量計(jì)算模塊508，用于計(jì)算得到當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量為第一偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)之間的差值。

跟蹤定位模塊509，用于當(dāng)偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取偏移定位坐標(biāo)為當(dāng)前幀中標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)。

請參閱圖6或圖7，在一個實(shí)施例中，上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置500，還包括迭代模塊510，用于當(dāng)偏移量大于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直至偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取當(dāng)前得到的偏移定位坐標(biāo)為標(biāo)定框的定位點(diǎn)在當(dāng)前幀中的定位坐標(biāo)；

迭代模塊510包括：

像素點(diǎn)坐標(biāo)獲取子模塊5140，用于計(jì)算當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每一個像素點(diǎn)的坐標(biāo)；

偏移定位坐標(biāo)計(jì)算子模塊5142，用于根據(jù)偏移定位坐標(biāo)、當(dāng)前幀中標(biāo)定框中每個像素點(diǎn)的坐標(biāo)、上一幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征和當(dāng)前幀中標(biāo)定框的顏色直方圖特征，計(jì)算標(biāo)定框的新的偏移定位坐標(biāo)；

偏移量計(jì)算子模塊5144，用于計(jì)算偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)的差值得到標(biāo)定框的偏移量；

跟蹤目標(biāo)確定子模塊5146，用于當(dāng)標(biāo)定框的偏移量小于或等于預(yù)設(shè)偏移量閾值時，選取當(dāng)前得到的偏移坐標(biāo)為標(biāo)定框的跟蹤坐標(biāo)；

在一個實(shí)施例中，上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置500，還包括顏色直方圖統(tǒng)計(jì)模塊512，用于獲取當(dāng)前幀中標(biāo)定框的每個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值，據(jù)像素點(diǎn)的rgb顏色特征值確定像素點(diǎn)的顏色區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)的個數(shù)，得到顏色直方圖特征。

在一個實(shí)施例中，上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置500，還包括顏色特征權(quán)重計(jì)算模塊5120，用于獲取視頻幀圖像中每個像素點(diǎn)的rgb顏色特征值，計(jì)算具有相同rgb顏色特征值的像素點(diǎn)的數(shù)量，根據(jù)不同的rgb顏色特征值對應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)量確定每個rgb顏色特征值的顏色特征權(quán)重，為每個像素點(diǎn)賦予顏色特征權(quán)重值；根據(jù)每個像素點(diǎn)的顏色特征權(quán)重值，對每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行加權(quán)求和得到每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)。

在一個實(shí)施例中，上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置500，還包括距離權(quán)重計(jì)算模塊5122，用于根據(jù)標(biāo)定框內(nèi)每個像素點(diǎn)距離定位點(diǎn)的距離為每個像素點(diǎn)賦予距離權(quán)重值；根據(jù)每個像素點(diǎn)的距離權(quán)重值，對每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行加權(quán)求和得到每個顏色區(qū)間內(nèi)包含的像素點(diǎn)個數(shù)。

在一個實(shí)施例中，上述視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置500，還包括二維轉(zhuǎn)換模塊514，用于提取跟蹤場地邊線區(qū)域，建立跟蹤場地俯視二維模型，將跟蹤目標(biāo)的位置投影到跟蹤場地俯視二維模型中。

請參閱圖8，一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，處理器執(zhí)行視頻跟蹤應(yīng)用程序時實(shí)現(xiàn)以下步驟步驟：

計(jì)算上一幀中標(biāo)定框的第一顏色直方圖特征及當(dāng)前幀中標(biāo)定框的第二顏色直方圖特征；

計(jì)算得到當(dāng)前幀中標(biāo)定框的偏移量為第一偏移定位坐標(biāo)和初始定位坐標(biāo)之間的差值；

具體地，如圖8所示，在一個實(shí)施例中，上述的計(jì)算機(jī)設(shè)備包括通過系統(tǒng)總線連接的處理器和存儲器，存儲器包括非易失性存儲介質(zhì)和內(nèi)存儲器。其中，計(jì)算機(jī)的非易失性存儲介質(zhì)存儲有操作系統(tǒng)，還包括一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置。視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置用于實(shí)現(xiàn)一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法。在一個實(shí)施例中，處理器為計(jì)算機(jī)cpu，用于提供計(jì)算和控制能力，支撐整個視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤的運(yùn)行。計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存儲器為非易失性存儲介質(zhì)中的視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置的運(yùn)行提供環(huán)境，該內(nèi)存儲器中可儲存計(jì)算機(jī)可讀指令，該計(jì)算機(jī)可讀指令被處理器執(zhí)行時，可使得處理器執(zhí)行一種視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，圖8中示出的結(jié)構(gòu)，僅僅是與本申請方案相關(guān)的部分結(jié)構(gòu)的框圖，并不構(gòu)成對本申請方案所應(yīng)用于其上的視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置的限定，具體的視頻中運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤裝置可以包括比圖中所示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者具有不同部件布置。